CN104135418B

CN104135418B - 一种实现二层与三层虚拟专用网协调倒换的方法及装置

Info

Publication number: CN104135418B
Application number: CN201310160524.2A
Authority: CN
Inventors: 吴满全; 那顺布和; 王艳秋
Original assignee: China Mobile Group Inner Mongolia Co Ltd
Current assignee: China Mobile Group Inner Mongolia Co Ltd
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2017-09-15
Anticipated expiration: 2033-05-03
Also published as: CN104135418A

Abstract

本发明公开了一种实现二层与三层虚拟专用网协调倒换的方法，在二层和三层的桥接节点下挂的汇聚环上出现第一断点，且所述桥接节点与其备用桥接节点之间的链路出现第二断点时，检测所述第一断点和所述第二断点造成的路由不可达的IP地址网段，其中，所述IP地址网段是按基站的双归接入环和/或汇聚节点划分的；在发往三层远端边缘路由器PE的连通性检测消息CCM报文中填入标识路由不可达的IP网段地址；三层远端PE收到CCM报文后，启动快速重路由VPN FRR保护倒换。本发明同时还公开了一种实现二层与三层虚拟专用网协调倒换的装置，采用本发明，能实现L2VPN与L3VPN保护的联动，保障业务的正常进行。

Description

一种实现二层与三层虚拟专用网协调倒换的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域的网络倒换技术，尤其涉及一种实现二层与三层虚拟专用网协调倒换的方法及装置。

背景技术

现有的分组传送网(PTN，Packet Transport Network)架构一般由骨干环、汇聚环和接入环或接入链组成，其中，骨干环是由若干个骨干节点串联组成的环状结构；汇聚环是由位于同一骨干环上的至少一个骨干节点与若干个汇聚节点串联组成的环状结构；接入环是由一个骨干节点或一至两个汇聚节点与若干个接入节点串联组成的环状结构，接入环又通常分为双归接入环和单汇聚节点接入环；接入链是由一个骨干节点或一个汇聚节点或一个接入环上的接入节点与若干个接入节点串联组成的链状结构。

在采用PTN承载3GPP长期演进技术(LTE，Long Term Evolution)业务时，PTN网络常见的一种组网拓扑是双上联形式的组网拓扑结构，如图1所示。在图1所示的双上联组网拓扑中，通常会在核心层PTN设备和骨干汇聚设备上配置三层虚拟专用网(L3VPN，Layer3Virtual Private Network)，在接入汇聚层上配置两层虚拟专用网(L2VPN，Layer2Virtual Private Network)，采用L2VPN+L3VPN的方式进行LTE业务的承载和调度。

位于L2VPN和L3VPN网络边界的设备被称为二层和三层(L2L3)桥接节点，即骨干节点，在L2L3桥接节点的内部设置有L2虚接口和用于配置基站的IP网段地址的L3虚接口，因此，L2L3桥接节点能够建立L2虚接口与L3虚接口的桥接关系，进而实现业务在L2VPN和L3VPN之间的转发。

为了在L2L3桥接节点故障时，能够实现业务的保护，通常会采用如图1所示的双挂形式。在L2VPN网络中，采用伪线(PW，Pseudo Wire)双归保护，PW双归保护对应的双归节点边缘路由器(PE，Provider Edge)PE3/PE4、PE5/PE6、PE7/PE8各自形成面向演进型基站(e-NodeB)的主备网关虚拟路由器冗余协议(VRRP，Virtual Router Redundancy Protocol)保护，其中，e-NodeB以eNB-n表示，n为整数；同时，在L3VPN内部配置快速重路由(VPN FRR，Fast ReRoute)保护，对所有虚拟专用网路由转发(VRF，VPN Routing&Forwarding)路由均配置主备下一跳PE节点，PE节点之间的故障检测，采用标签交换路径(LSP，LabelSwitching Path)层的操作管理维护(OAM，Operation Administration and Maintenance)功能实现。

在现有的PTN承载LTE业务组网保护技术中，缺乏L2VPN与L3VPN保护的联动机制，如图2所示，L2L3桥接节点PE3下挂的汇聚环1上出现断点，且桥接节点PE3与其备用桥接节点PE4之间的链路也出现断点，这时，由于在L2VPN网络内，主桥接节点PE3无法将LTE网络的下行业务转发至LTE基站，但在L3VPN范围内无法感知L2VPN网络内故障，仍然将下行业务发送至PE3，将导致汇聚环1下挂的接入环上的下行业务中断。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现二层与三层虚拟专用网协调倒换的方法及装置，能实现L2VPN与L3VPN保护的联动，保障业务的正常进行。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种实现二层与三层虚拟专用网协调倒换的方法，在二层和三层的桥接节点下挂的汇聚环上出现第一断点，且所述桥接节点与其备用桥接节点之间的链路出现第二断点时，检测所述第一断点和所述第二断点造成的路由不可达的IP地址网段，其中，所述IP地址网段是按基站的双归接入环和/或汇聚节点划分的；在发往三层远端PE的连通性检测消息(CCM，Continuity Check Message)报文中填入标识路由不可达的IP网段地址；三层远端PE收到CCM报文后，启动VPN FRR保护倒换。

上述方案中，每个所述IP地址网段仅用于同一汇聚环的双归接入环或汇聚节点，且不跨双归接入环或汇聚节点。

上述方案中，所述IP地址网段划分的IP地址中，子网编号为12bit、主机编号为4bit。

上述方案中，所述双归接入环或汇聚节点包括：管理的基站数量小于等于11个的和管理的基站数量大于11个且小于等于22个的；所述管理的基站数量小于等于11个的双归接入环或汇聚节点对应一个IP地址网段；所述管理的基站数量大于11个且小于等于22个的双归接入环或汇聚节点对应两个IP地址网段。

上述方案中，所述方法还包括：检测所述第一断点恢复和/或所述第二断点恢复造成的路由可达的IP地址网段；相应的，IP地址网段路由可达时，从发往三层远端PE的CCM报文中删除路由可达的IP网段地址；三层远端PE收到CCM报文后，启动VPN FRR保护回切。

本发明还提供了一种实现二层与三层虚拟专用网协调倒换的装置，所述装置包括配置单元、检测单元、控制单元和执行单元；所述配置单元，用于按基站的双归接入环和/或汇聚节点划分IP地址网段；所述检测单元，用于在二层和三层的桥接节点下挂的汇聚环上出现第一断点，且所述桥接节点与其备用桥接节点之间的链路出现第二断点时，检测所述第一断点和所述第二断点造成的路由不可达的IP地址网段；所述控制单元，用于在发往三层远端PE的CCM报文中填入标识路由不可达的IP网段地址；所述执行单元，用于三层远端PE收到CCM报文后，启动VPN FRR保护倒换。

上述方案中，所述检测单元，还用于检测所述第一断点恢复和/或所述第二断点恢复造成的路由可达的IP地址网段；相应的，所述控制单元，还用于在发往三层远端PE的CCM报文中删除路由可达的IP网段地址；所述执行单元，还用于在三层远端PE收到CCM报文后，启动VPN FRR保护回切。

本发明所提供的实现二层与三层虚拟专用网协调倒换的方法及装置，将基站按双归接入环和/或汇聚节点进行IP地址网段划分，在二层和三层的桥接节点下挂的汇聚环上出现第一断点，且桥接节点与其备用桥接节点之间的链路出现第二断点时，检测第一断点和第二断点造成的路由不可达的IP地址网段；在发往三层远端PE的CCM报文中填入标识路由不可达的IP网段地址；三层远端PE收到CCM报文后，启动VPN FRR保护倒换；如此，本发明能够使L3VPN感知到L2VPN网络内发生的变化，从而建立L2VPN与L3VPN保护的联动机制，以避免现有技术存在的业务中断现象，保障业务的正常进行，提高系统的性能。

附图说明

图1为一种现有PTN网络的双上联形式的组网拓扑图；

图2为L2L3桥接节点带单个汇聚环时发生多处故障的组网拓扑图；

图3为L2L3桥接节点带多个汇聚环时发生多处故障的组网拓扑图；

图4为L2L3桥接节点带多个汇聚环且同一汇聚环带多个接入环时发生多处故障的组网拓扑图；

图5为本发明实现二层与三层虚拟专用网协调倒换的方法的流程示意图；

图6为本发明实现二层与三层虚拟专用网协调倒换的装置的组成结构示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：借助PTN网络内部L3VPN中PE之间的OAM功能，实现故障通知机制，使得PTN网络L2VPN内出现多处故障导致某IP地址网段路由不可达的信息，可以传递到L3VPN的远端PE，进而启动远端PE的VPNFRR保护倒换机制。

进一步的，启动上述故障通知机制和VPN FRR保护倒换机制，将使发生故障段的聚合路由发生倒换，倒换的结果是使该聚合路由网段下所有的基站业务，包括上行和下行两个方向的业务，切换到备用PE，因此，本发明协调倒换方法的实现与基站IP地址网段的划分还存在一定的关系；相应的，本发明还需将基站按双归接入环和/或汇聚节点进行IP地址网段划分。

本发明中，IP地址可以采用按双归接入环的IP地址网段划分方法，也可以采用按汇聚节点的IP地址网段划分方法；所述汇聚节点包括汇聚节点本身及其下挂的单汇聚节点接入环、或汇聚节点本身及其下挂的接入链，所述双归接入环和所述单汇聚节点接入环上都可以包括接入链。按双归接入环进行IP地址网段划分时，由于双归接入环与其上汇聚节点的故障场景不一样，为了防止双归接入环自身的故障导致未受故障影响的汇聚节点随之切换影响汇聚节点业务，因此，按双归接入环进行IP地址网段划分时不包括双归接入环上的汇聚节点。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

现有技术中，IP地址格式，如表1所示，基站IP地址采用24bit掩码，包括8bit全国地市编号、8bit子网编号、8bit主机编号；这里，所述主机是指基站主机；除24bit掩码外，基站IP地址中还有8bit为固定的10.或172.，这是由于LTE基站采用的IP地址属于私网地址，遵循互联网工程任务组(IETF，Internet Engineering Task Force，)关于IP地址的定义，私网地址通常为10或172。

除去主机号为0和255的IP地址以及主、备网关的IP地址以外，每个L2L3桥接节点的L3虚接口对应的IP地址网段内有252个IP地址，因此，可以容纳252个基站。在实际应用中，一个骨干环上汇聚环节点数量通常不会超过6个，而每个汇聚环下所挂的基站节点的数量通常不超过100个，因此，252个基站将分布在多个汇聚环上。

10.或172.	全国地市编号	子网编号	主机编号
				8bit	8bit	8bit	8bit

表1

当L2L3桥接节点连接有多个汇聚环，且出现故障的汇聚环只是其中部分汇聚环时，将无法使用VPN FRR保护倒换机制。具体来说，如图3所示，L2L3桥接节点PE3下挂的汇聚环1a上出现断点，且桥接节点PE3与其备用桥接节点PE4之间的链路也出现断点，这时，将会导致该汇聚环1a下挂的基站业务无法到达L2L3桥接节点PE3，而汇聚环1b下挂的基站业务仍然可以到达L2L3桥接节点PE3；但是，如果PE3通知远端PE如PE1进行切换，则将导致汇聚环1b下挂的基站业务也受到影响，这种处理方式显然不合理。

解决图3所示问题的方法是：根据汇聚环的规模，对基站IP地址网段进行合适的划分，使得L2L3桥接节点上每个L3虚接口下挂的所有基站都在同一个汇聚环内。但是，该解决方法不能解决如图4所示的情况，当汇聚环1a上出现双断点故障时，其中，一处断点故障位于L2L3桥接节点PE3下挂的汇聚环1上，另一处断点故障位于桥接节点PE3与其备用桥接节点PE4之间的链路上，这时，会导致汇聚环1a上的接入环1下挂的基站业务如eNB1的业务无法到达L2L3桥接节点PE3，而接入环2下挂的基站业务如eNB5的业务仍然可以到达L2L3桥接节点PE3，因此，如果这种情况下PE3通知远端PE如PE1进行切换，这种处理方式显然也是不合理的。

从上述分析可以看出，启动故障通知机制和VPN FRR倒换机制的前提条件应该是：某个L3虚接口对应的所有LSP均失效。

为了解决图3和图4所示的问题，本发明实现二层与三层虚拟专用网协调倒换的方法，将按双归接入环和/或汇聚节点对基站的IP地址网段进行划分，因为双归接入环或汇聚节点均是环网保护的最小单元。表2为本发明实现二层与三层虚拟专用网协调倒换方法按双归接入环和/或汇聚节点进行IP地址网段划分的IP地址格式，如表2所示，按双归接入环和/或汇聚节点进行IP地址网段划分的IP地址格式从高位到低位依次为：第一地址段8bit是固定的10.或172.；第二地址段8bit表示全国地市编号；第三地址段12bit表示子网编号，即双归接入环或汇聚节点的数量；第四地址段4bit表示主机编号，这里，主机指基站主机。在该IP地址网段的划分方式下，每个IP地址网段含16个IP地址，除全0和全1地址、网关地址和VRRP地址(预留2个地址)外，每个IP地址网段可以使用11个IP地址，分别表示11个基站。

10.或172.	全国地市编号	子网编号	主机编号
				8bit	8bit	12bit	4bit

表2

除采用按双归接入环和/或汇聚节点进行IP地址网段划分外，本发明中还需要将双归接入环或汇聚节点分为两类：第一类双归接入环或汇聚节点自身所管理的基站数量小于等于11个，所述第一类接入环对应一个IP地址网段；第二类双归接入环或汇聚节点自身所管理的基站数量大于11个且小于等于22个，所述第二类双归接入环或汇聚节点对应两个IP地址网段。一般来说，在实际应用中，LTE接入环上基站的数量在6～8个，所以超过11个基站的双归接入环或汇聚节点较少。另外，还需保证同一个IP地址网段仅用于同一个汇聚环的双归接入环或汇聚节点内，且每个IP地址网段不跨双归接入环或汇聚节点。

采用按双归接入环和/或汇聚节点的IP地址网段划分方法可以实现各种场景下的业务保护，举个例子来说，如图4所示，受到故障影响的接入环1到PE3对应L3虚接口的LSP均失效，基站的上行业务无法传达到PE3，此时，上行业务通过PW双归保护倒换倒换到PE4，PE3协调PE1启动接入环1对应的L3虚接口的VPN FRR，将PE1下行业务切换到PE4，从而接入环1上的上、下行业务均倒换到PE4，这样，接入环1上的上、下行业务均受到保护。对于未受故障影响的汇聚环1a的接入环2来说，接入环2的上行业务仍能到达PE3，所以不启动PW双归保护倒换。对于只出现单断点故障的汇聚环1b及其上的接入环来说，上行业务仍能到达PE3，也不启动PW双归保护倒换。

基于上述按双归接入环和/或汇聚节点对基站进行IP地址网段划分的前提，如图5所示，本发明实现二层与三层虚拟专用网协调倒换的方法，包括以下步骤：

步骤501：在二层和三层的桥接节点下挂的汇聚环上出现第一断点，且所述桥接节点与其备用桥接节点之间的链路出现第二断点时，检测所述第一断点和所述第二断点造成的路由不可达的IP地址网段。

其中，所述IP地址网段的路由不可达是指，根据L2L3桥接节点的桥接关系配置，一个L3虚接口对应的L2虚接口一般存在2N(N为接入环节点数)条LSP，若某个L3虚接口对应的2N条LSP均失效，则说明该L3虚接口对应IP地址网段的路由不可达；这里，所述L3虚接口和L2虚接口均为一个接入环独享。

步骤502：在发往三层远端PE的CCM报文中填入标识路由不可达的IP网段地址。

这里，实现过程可以利用MPLS传送应用(MPLS-TP，MPLS Transport Profile)OAM的连通性检测(CC，Connection Check)，在发往远端L3VPN PE的CCM报文中，填入路由不可达的IP网段地址或删除路由可达的IP网段地址，因此，需要扩展CCM报文定义。

表3为本发明实现二层与三层虚拟专用网协调倒换方法所采用MPLS-TP OAM中CCM报文格式及扩展内容，如表3所示，由于CCM报文本身提供了值类型长度值(TLV，Tag-Length-Value)方式的扩展方案，因此，只需要遵循TLV扩展格式，增加一个类型为“路由不可达的IP网段地址(TLV(200)(Disabled IP addr Type))”、长度为“4*路由不可达的IP网段地址数量(Length(4*IP addr num))”、值为“路由不可达的IP网段地址(IP addr data)”的TLV字段，在“路由不可达的IP网段地址”中填入步骤501所检测出的路由不可达的IP网段地址或删除路由可达的IP网段地址。其中，增加的TLV字段如表3中的加粗部分，表3中其他的英文字符的定义全部以《国际电信同盟(ITU，International TelecommunicationsUnion)-T Y.1731建议书》中给出的含义为准。

表3

步骤503：三层远端PE收到CCM报文后，启动VPN FRR保护倒换。

这里，所述保护倒换是指：当IP地址网段的路由不可达时，L3VPN远端PE触发VPNFRR保护倒换到配置的备用路由，将业务发往无故障的L2L3桥接节点。

进一步的，本发明还包括：

在二层和三层的桥接节点下挂的汇聚环上的第一断点恢复，和/或所述桥接节点与其备用桥接节点之间的链路的第二断点恢复时，检测所述第一断点恢复和/或所述第二断点恢复造成的路由可达的IP地址网段；

这里，所述IP地址网段的路由可达是指，若原路由不可达的某个L3虚接口对应的2N条LSP中的p条(1≤p≤2N)恢复正常，则说明该L3虚接口对应的IP地址网段的路由从不可达变为可达。

相应的，IP地址网段路由可达时，从发往三层远端PE的CCM报文中删除路由可达的IP网段地址；

相应的，三层远端PE收到CCM报文后，启动VPN FRR保护回切。

这里，所述保护回切是指：当IP地址网段的路由可达时，L3VPN远端PE将原主用路由置为可用，并进行VPN FRR倒换，将路由切回到主用路由

如图6所示，本发明实现二层与三层虚拟专用网协调倒换的装置，包括配置单元61、检测单元62、控制单元63和执行单元64。

所述配置单元61，用于按基站的双归接入环和/或汇聚节点划分IP地址网段；其中，同一个IP地址网段仅用于同一汇聚环的双归接入环或汇聚节点内，且每个IP地址网段不跨双归接入环或汇聚节点；

具体的，所述配置单元61按双归接入环和/或汇聚节点进行IP地址网段划分的IP地址采用28bit掩码，其中包括的子网编号和主机编号分别为12bit和4bit。

配置单元61在进行IP地址网段划分时，存在两类双归接入环或汇聚节点，一类双归接入环或汇聚节点自身所管理的基站数量小于等于11个，配置单元61将分配一个IP地址网段给这类双归接入环或汇聚节点；另一类双归接入环或汇聚节点自身所管理的基站数量大于11个且小于等于22个，配置单元61将分配两个IP地址网段给这类双归接入环或汇聚节点。

所述检测单元62，用于在二层和三层的桥接节点下挂的汇聚环上出现第一断点，且所述桥接节点与其备用桥接节点之间的链路出现第二断点时，检测所述第一断点和所述第二断点造成的路由不可达的IP地址网段；

所述控制单元63，用于在发往三层远端PE的CCM报文中填入标识路由不可达的IP网段地址；

具体的，控制单元63利用MPLS-TP OAM的连通性检测，在发往远端L3VPN PE的CCM报文中增加一个类型为“路由不可达的IP网段地址”，长度为“4*路由不可达的IP网段地址数量”，值为“路由不可达的IP网段地址值”的TLV字段。

所述执行单元64，用于三层远端PE收到CCM报文后，启动VPN FRR保护倒换。

进一步的，所述检测单元62，还用于检测所述第一断点恢复和/或所述第二断点恢复造成的路由可达的IP地址网段；

相应的，所述控制单元63，还用于在发往三层远端PE的CCM报文中删除路由可达的IP网段地址；

所述执行单元64，还用于在三层远端PE收到CCM报文后，启动VPN FRR保护回切。

在实际应用中，所述配置单元61、所述检测单元62、所述控制单元63位于桥接节点中；所述执行单元64位于L3VPN远端PE中。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims

1.一种实现二层与三层虚拟专用网协调倒换的方法，其特征在于，所述方法包括：

在二层和三层的桥接节点下挂的汇聚环上出现第一断点，且所述桥接节点与其备用桥接节点之间的链路出现第二断点时，检测所述第一断点和所述第二断点造成的路由不可达的IP地址网段，其中，所述IP地址网段是按基站的双归接入环和/或汇聚节点划分的；

在发往三层远端边缘路由器PE的连通性检测消息CCM报文中填入标识路由不可达的IP网段地址；

三层远端PE收到CCM报文后，启动快速重路由VPN FRR保护倒换。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个所述IP地址网段仅用于同一汇聚环的双归接入环或汇聚节点，且不跨双归接入环或汇聚节点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述IP地址网段划分的IP地址中，子网编号为12bit、主机编号为4bit。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述双归接入环或汇聚节点包括：管理的基站数量小于等于11个的双归接入环或汇聚节点和管理的基站数量大于11个且小于等于22个的双归接入环或汇聚节点；

所述管理的基站数量小于等于11个的双归接入环或汇聚节点对应一个IP地址网段；所述管理的基站数量大于11个且小于等于22个的双归接入环或汇聚节点对应两个IP地址网段。

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

检测所述第一断点恢复和/或所述第二断点恢复造成的路由可达的IP地址网段；

三层远端PE收到CCM报文后，启动VPN FRR保护回切。

6.一种实现二层与三层虚拟专用网协调倒换的装置，其特征在于，所述装置包括配置单元、检测单元、控制单元和执行单元；

所述配置单元，用于按基站的双归接入环和/或汇聚节点划分IP地址网段；

所述检测单元，用于在二层和三层的桥接节点下挂的汇聚环上出现第一断点，且所述桥接节点与其备用桥接节点之间的链路出现第二断点时，检测所述第一断点和所述第二断点造成的路由不可达的IP地址网段；

所述控制单元，用于在发往三层远端PE的CCM报文中填入标识路由不可达的IP网段地址；

所述执行单元，用于三层远端PE收到CCM报文后，启动VPNFRR保护倒换。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，每个所述IP地址网段仅用于同一汇聚环的双归接入环或汇聚节点，且不跨双归接入环或汇聚节点。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述IP地址网段划分的IP地址中，子网编号为12bit、主机编号为4bit。

9.根据权利要求6至8任一项所述的装置，其特征在于，所述双归接入环或汇聚节点包括：管理的基站数量小于等于11个的双归接入环或汇聚节点和管理的基站数量大于11个且小于等于22个的双归接入环或汇聚节点；

10.根据权利要求6至8任一项所述的装置，其特征在于，所述检测单元，还用于检测所述第一断点恢复和/或所述第二断点恢复造成的路由可达的IP地址网段；

相应的，所述控制单元，还用于在发往三层远端PE的CCM报文中删除路由可达的IP网段地址；

所述执行单元，还用于在三层远端PE收到CCM报文后，启动VPN FRR保护回切。